CN105965021B - 一种桌面低熔点金属三维打印机喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明属于三维打印技术设备领域，具体涉及一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，包括熔融料进料装置、喷头本体、熔融料出料装置、活塞片、气压控制器、气压表和加热片，所述喷头本体用于存储和喷出熔融料，喷头壳体内设置有气压仓和熔融料仓，气压仓和熔融料仓通过活塞片分隔开来，所述气压仓连接着气压控制器，用于调节气压仓和熔融料仓内的气压，气压仓上设置有气压表，显示气压仓内的压力值。本发明采用低熔点金属作为打印材料，结构新颖，喷头内部增加气压仓，通过气压仓间接控制熔融料仓内的压力，能直观的反应内部压力值，控制精度高，泄压速度快，不会出现多余打印和拖料现象，成品精度高，减少了不必要的工艺，增加了打印效率。
Description
技术领域
本发明属于三维打印技术设备领域，具体涉及一种桌面低熔点金属三维打印机喷头。
背景技术
三维打印机，也称三维立体打印机，简称3DP。三维打印机是快速成型的一种工艺，采用层层堆积的方式分层制作出三维模型，其运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。
三维打印机打印的三维实体个体有大有小，打印也存在差异，为满足打印实体的大小需求，三维打印机的机体一般很大，这就造成打印较小实体时的精度不高。而桌面三维打印机便是针对打印较小实体而设计的，桌面三维打印机机体小，打印精度高。
桌面三维打印机的快速成型工艺，首先要接受计算机构造的产品三维模型，然后才能进行切片处理，用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到数据点云，进行三维重构。系统能自动提取模型的截面轮廓，根据自动提取的截面轮廓，在计算机控制下，桌面三维打印机机的喷头在x-y平面内按截面轮廓进行扫描，将喷头内的熔融料喷出凝固，得到一层层截面，熔融料为树脂、切割纸、烧结粉末材料、喷射粘结剂、热熔剂或热熔材料。
目前，桌面三维打印机的喷头均采用给材料加热熔化之后加压的方式实现材料喷出，堆叠一层层截面，而所使用的打印材料为高温金属材料，例如钛合金、铝合金、高温合金等。难以开发出低熔点合金来作为打印材料，因为低熔点金属熔点较低，当计算机激活系统开始预热过程中，喷头内部的空气长时间受热势必会膨胀，喷头内的压强大幅度增加，导致在给喷头预热过程中就会有部分已经熔融料从喷口流出，形成多余打印，给成品精度带来致命的影响。打印作业中，熔融的低熔点金属材料容易凝固，需要持续加热，生产成本高，生产工艺复杂。打印作业结束后，计算机关闭系统结束打印，虽然加压停止，但是熔融料仓内的压力依旧大于外界压力，不能马上泄压，熔融料仓内熔融料依旧会流出，喷头断料不彻底，导致形成拖料。后续工艺必须增加去残料打磨工作，降低打印效率，影响成品精度。
发明内容
为解决以上技术存在的问题，本发明提供一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，能控制熔融料仓内的压力，泄压速度快，不会出现多余打印和拖料现象，成品精度高。
其技术方案为：
一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，包括熔融料进料装置、喷头本体、熔融料出料装置、活塞片、气压控制器、气压表和加热片；
所述喷头本体用于存储和喷出熔融料，包括喷头壳体、气压仓、熔融料仓和喷口，喷头壳体内设置有气压仓和熔融料仓，气压仓和熔融料仓通过活塞片分隔开来，喷头壳体下端设置有喷口，熔融料仓连通喷口，熔融料仓内壁设置有加热片；
所述气压仓连接着气压控制器，用于调节气压仓和熔融料仓内的气压，气压仓上设置有气压表，显示气压仓内的压力值；
述熔融料出料装置用于控制熔融料喷出，包括导套、弹簧和堵杆；
所述堵杆包括导杆、堵头和连接轴；
所述导套固定设置在压料管下端，导套与导杆轴套配合，导杆上端通过弹簧固定连接着导套，导杆通过连接轴连接着堵头，堵头设置在喷口处，所述导杆直径大于堵头的直径，堵头的直径大于连接轴的直径。
进一步，所述螺旋压料片的旋距由上往下逐渐减小。
当计算机激活系统时，喷头的熔融料仓内已存在的固体材料受热膨胀，推动活塞片向上移动，气压表实时测出气压仓内的气压值，通过气压控制器调节气压仓内的气压，使其保持常压状态，此时熔融料仓内的压强也为常压。由于此时弹簧的弹力和堵杆的重力大于气压作用于堵杆的导杆向上的压力，所以堵杆的堵头能堵住喷口。
喷头若要喷料打印时，气压控制器增大气压仓内的气压，活塞片受气压压力向下运动，使熔融料仓体积缩小，压强增大。此时气压作用于堵杆的导杆向上的压力大于弹簧的弹力和堵杆的重力，堵杆的导杆向上运动，直到受力平衡。堵杆的堵头脱离喷口，而熔融料仓内的压强大于外界的大气压，熔融料仓内的熔融料喷出打印。气压控制器能控制气压仓内的气压大小时时监测流体速率变化，控制喷头喷料量。
喷头喷料的过程中，熔融料进料装置不断为熔融料仓补充熔融料，其中熔融料是低熔点金属材料，熔点较低。线性进料装置将固体的线性材料输送至压料管中，加热器加热压料管中的加热棒，加热棒将线性材料变成熔融状。同时动力设备通过齿轮组件带动加热棒和螺旋压料片旋转，熔融状材料被螺旋压料片压下，从挤压出孔被挤入熔融料仓中。由于螺旋压料片的旋距由上往下逐渐减小，所以熔融料被挤入熔融料仓时的压力很大，阻止熔融料仓内的熔融料回流至压料管中。
打印结束后，计算机关闭系统，气压控制器马上对气压仓进行泄压，调节气压仓和熔融料仓的压强，恢复常压。常压状态下，弹簧的弹力和堵杆的重力大于气压作用于堵杆的导杆向上的压力，堵杆的堵头堵住喷口，喷头停止喷料。
本发明的有益效果：
本发明结构合理，喷头内部增设了气压仓，通过气压仓间接控制熔融料仓内的压力，能直观的反应内部压力值，控制精度高，泄压速度快，不会出现多余打印和拖料现象，成品精度高，减少了不必要的工艺，增加了打印效率。本发明采用低熔点金属作为打印材料，所需持续加热的温度相对较低，熔融时间短，不易凝固，减少了生产成本，简易了生产工艺。
附图说明
图1为桌面低熔点金属三维打印机喷头的结构示意图；
其中，101-喷头壳体，102-气压仓，103-熔融料仓，104-喷口，2-压料管，3-加热棒，4-螺旋压料片，5-齿轮组件，6-加热器，7-线性进料装置，8-活塞片，9-气压控制器，10-气压表，11-导套，12-弹簧，13-堵杆，1301-导杆，1302-堵头，1303-连接轴，14-加热片。
具体实施方式
如图1所示，一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，包括熔融料进料装置、喷头本体、熔融料出料装置、活塞片8、气压控制器9、气压表10和加热片14；
所述喷头本体用于存储和喷出熔融料，包括喷头壳体101、气压仓102、熔融料仓103和喷口104，喷头壳体101内设置有气压仓102和熔融料仓103，气压仓102和熔融料仓103通过活塞片8分隔开来，喷头壳体101下端设置有喷口104，熔融料仓103连通喷口104，熔融料仓103内壁设置有加热片14；
所述气压仓102连接着气压控制器9，用于调节气压仓102和熔融料仓103内的气压，气压仓102上设置有气压表10，显示气压仓102内的压力值。
所述熔融料进料装置用于补充熔融料，包括压料管2、加热棒3、螺旋压料片4、齿轮组件5、加热器6和线性进料装置7；
所述压料管2穿过喷头壳体101设置，压料管2上端设置在喷头壳体101外，压料管2下端设置在熔融料仓103内，压料管2内设置有加热棒3，加热棒3上设置有螺旋压料片4，加热棒3连接着加热器6，齿轮组件5连接着加热棒3，压料管2上方设置有线性进料装置7，压料管2下端设置有多个挤压出孔；
所述熔融料出料装置用于控制熔融料喷出，包括导套11、弹簧12和堵杆13；
所述堵杆13包括导杆1301、堵头1302和连接轴1303；
所述导套11固定设置在压料管2下端，导套11与导杆1301轴套配合，导杆1301上端通过弹簧12固定连接着导套11，导杆1301通过连接轴1303连接着堵头1302，堵头1302设置在喷口104处。
所述螺旋压料片4的旋距由上往下逐渐减小。
所述导杆1301 直径大于堵头1302的直径，堵头1302的直径大于连接轴1303的直径。
本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (3)
1.一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，其特征在于，包括熔融料进料装置、喷头本体、熔融料出料装置、活塞片（8）、气压控制器（9）、气压表（10）和加热片（14）；
所述喷头本体用于存储和喷出熔融料，包括喷头壳体（101）、气压仓（102）、熔融料仓（103）和喷口（104），喷头壳体（101）内设置有气压仓（102）和熔融料仓（103），气压仓（102）和熔融料仓（103）通过活塞片（8）分隔开来，喷头壳体（101）下端设置有喷口（104），熔融料仓（103）连通喷口（104），熔融料仓（103）内壁设置有加热片（14）；
所述气压仓（102）连接着气压控制器（9），用于调节气压仓（102）和熔融料仓（103）内的气压，气压仓（102）上设置有气压表（10），显示气压仓（102）内的压力值；
所述熔融料出料装置用于控制熔融料喷出，包括导套（11）、弹簧（12）和堵杆（13）；
所述堵杆（13）包括导杆（1301）、堵头（1302）和连接轴（1303）；
所述导套（11）固定设置在熔融料进料装置下端，导套（11）与导杆（1301）轴套配合，导杆（1301）上端通过弹簧（12）固定连接着导套（11），导杆（1301）通过连接轴（1303）连接着堵头（1302），堵头（1302）设置在喷口（104）处，所述导杆（1301） 直径大于堵头（1302）的直径，堵头（1302）的直径大于连接轴（1303）的直径。
2.根据权利要求1所述的一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，其特征在于，所述熔融料进料装置包括压料管（2）、加热棒（3）、螺旋压料片（4）、齿轮组件（5）、加热器（6）和线性进料装置（7）；
所述压料管（2）穿过喷头壳体（101）设置，压料管（2）上端设置在喷头壳体（101）外，压料管（2）下端设置在熔融料仓（103）内，压料管（2）内设置有加热棒（3），加热棒（3）上设置有螺旋压料片（4），加热棒（3）连接着加热器（6），齿轮组件（5）连接着加热棒（3），压料管（2）上方设置有线性进料装置（7），压料管（2）下端设置有多个挤压出孔。
3.根据权利要求2所述的一种桌面低熔点金属三维打印机喷头，其特征在于，所述螺旋压料片（4）的旋距由上往下逐渐减小。
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